INFORMATICA DI BASE Linguaggio C Prof. Andrea Borghesan venus.unive.it/borg borg@unive.it Ricevimento lunedì, prima o dopo lezione? Aula? 1
Analisi e programmazione Tramite un elaboratore si possono risolvere problemi di varia natura: gestione dei c/c di un istituto di credito, prenotazioni ferroviarie Il problema deve essere formulato in modo opportuno, perché sia possibile utilizzare un elaboratore per la sua soluzione Per analisi e programmazione si intende l insieme delle attività preliminari atte a risolvere problemi utilizzando un elaboratore, dalla formulazione del problema fino alla predisposizione dell elaboratore Scopo dell analisi definire un algoritmo Scopo della programmazione definire un programma 2
Analogia uomo-macchina Algoritmo + dati Uomo Programma + dati Elaboratore Risultati Risultati Analogie tra le azioni che devono essere eseguite da un operatore umano e da un elaboratore in modo automatico 3
Algoritmo, programma e linguaggio di programmazione Algoritmo: elenco finito di istruzioni, che specificano le operazioni eseguendo le quali si risolve una classe di problemi Un algoritmo non può essere eseguito direttamente dall elaboratore Programma: ricetta che traduce l algoritmo ed è direttamente comprensibile, pertanto eseguibile, da parte di un elaboratore Linguaggio di programmazione: linguaggio rigoroso che permette la formalizzazione di un algoritmo in un programma 4
Le fasi del procedimento di analisi e programmazione Problema ANALISI Algoritmo PROGRAMMAZIONE Relazioni tra problema, analisi, algoritmo, programmazione, programma, dati ed elaborazione Programma ELABORAZIONE Dati 5 Risultati
Definizione di algoritmo Algoritmo deriva dal nome del matematico arabo Abu Ja far Mohammed ibn Musa al-khowarizmi scrisse, circa nell 825, il trattato Kitab al jabr w al-muqabala. Il termine originario era agorismo, trasformato in algoritmo per analogia con aritmetica Un algoritmo è una successione di istruzioni o passi che definiscono le operazioni da eseguire sui dati per ottenere i risultati; un algoritmo fornisce la soluzione ad una classe di problemi Lo schema di esecuzione di un algoritmo specifica che i passi devono essere eseguiti in sequenza, salvo diversa indicazione Ogni algoritmo è concepito per interagire con l ambiente esterno per acquisire dati e comunicare messaggi o risultati; i dati su cui opera un istruzione sono forniti dall esterno o sono frutto di istruzioni eseguite in precedenza Ambiente esterno Dati Risultati o messaggi Algoritmo 6
Esempio: Ordinamento di un mazzo di carte Problema: Sia dato un mazzo da 40 carte da ordinare in modo che le cuori precedano le quadri, che a loro volta precedono fiori e picche; le carte di uno stesso seme sono ordinate dall asso al re Algoritmo: Si suddivida il mazzo in 4 mazzetti, ciascuno costituito da tutte le carte dello stesso seme Si ordinino le carte di ciascun mazzetto dall asso al re Si prendano nell ordine i mazzetti delle cuori, quadri, fiori e picche 7
Esempio: Ricerca in un mazzo di chiavi Problema: Si vuole ricercare, all interno di un mazzo di chiavi, quella che apre un dato lucchetto Algoritmo: 1) Si seleziona una chiave dal mazzo e la si marca con un pennarello 2) Si tenta di aprire il lucchetto con la chiave appena marcata; se funziona, si va al passo 4) 3) Altrimenti, si controlla la chiave successiva 8 i. Se non è marcata, la si marca e si torna al passo 2) ii. Viceversa, si prende atto che nel mazzo non è presente la chiave che apre il lucchetto 4) Fine della ricerca
Esempio: Radici delle equazioni di 2 grado Problema: Calcolo delle radici reali di ax 2 bx c 0 Algoritmo: 1) Acquisire i coefficienti a,b,c 2) Calcolare b 2 4ac 3) Se 0 non esistono radici reali, eseguire l istruzione 7) 4) Se 0, x 1 x 2 b/2a, poi eseguire l istruzione 6) 5) x 1 ( b )/2a, x 2 ( b )/2a 6) Comunicare i valori x 1, x 2 7) Fine 9
Esempio: Calcolo del M.C.D. 1 Problema: Calcolare il M.C.D. di due interi a,b, con a b Algoritmo: Formalizzato da Euclide nel 300 a.c., si basa sul fatto che ogni divisore comune di a e b è anche divisore del resto r della divisione intera di a per b, quando a b e r 0; se r 0, b è il M.C.D. MCD(a,b) MCD(b,r), se r 0 MCD(a,b) b, se r 0 Nota L algoritmo garantisce la determinazione del M.C.D. senza il calcolo di tutti i divisori di a e b 10
Esempio: Calcolo del M.C.D. 2 1) Acquisire i valori di a e b 2) Se b a, scambiare i valori di a e b 3) Calcolare il resto r della divisione intera di a per b 4) Se r 0, MCD(a,b) b; comunicare il risultato all esterno; eseguire l istruzione 6) 5) Se r 0, sostituire il valore di a con il valore di b ed il valore di b con il valore di r; tornare al passo 3) 6) Fine 11
Proprietà degli algoritmi Affinché una ricetta, un elenco di istruzioni, possa essere considerato un algoritmo, devono essere soddisfatti i seguenti requisiti: Finitezza: ogni algoritmo deve essere finito, cioè ogni singola istruzione deve poter essere eseguita in tempo finito ed un numero finito di volte Generalità: ogni algoritmo deve fornire la soluzione per una classe di problemi; deve pertanto essere applicabile a qualsiasi insieme di dati appartenenti all insieme di definizione o dominio dell algoritmo e deve produrre risultati che appartengano all insieme di arrivo o codominio Non ambiguità: devono essere definiti in modo univoco i passi successivi da eseguire; devono essere evitati paradossi, contraddizioni ed ambiguità; il significato di ogni istruzione deve essere univoco per chiunque esegua l algoritmo 12
Algoritmi e appositi linguaggi Un algoritmo deve poter essere eseguito da chiunque, senza che l esecutore sia stato necessariamente coinvolto nell analisi del problema o nella descrizione dell algoritmo Gli algoritmi devono essere formalizzati per mezzo di appositi linguaggi, dotati di strutture linguistiche che garantiscano precisione e sintesi I linguaggi naturali non soddisfano questi requisiti, infatti... sono ambigui: la stessa parola può assumere significati diversi in contesti differenti (pesca è un frutto o un attività sportiva?) sono ridondanti: lo stesso concetto può essere espresso in molti modi diversi, ad esempio somma 2 a 3, calcola 2 3, esegui l addizione tra 2 e 3 13
Un primo programma in c Scrivere un programma che calcoli l area del triangolo: Elaborare un algoritmo per la risoluzione del problema Scriverlo in linguaggio C Compilare il programma ed eseguirlo su computer 14
Calcolo area triangolo: algoritmo 1. Inserire/leggere la base 2. Inserire/leggere l altezza 3. Calcolare l area = (base x altezza)/2 4. Scrivere risultato a video 15
Listato in C: prima versione // calcolo area del triangolo # include <stdio.h> main () { int base; int altezza; int area; base = 3; altezza = 10; area = base * altezza /2; printf( area = %d\n, area); } 16
17 Listato in C: seconda versione // calcolo area del triangolo # include <stdio.h> main () { int base; int altezza; int area; printf( inserisci valore base: ); scanf( %d\n, &base); printf( inserisci valore altezza: ); scanf( %d\n, &altezza); Area = base * altezza/2; printf( area = %d\n, area); }
Esercizi 1. Scrivere un programma che scriva a video: Questo è il mio primo programma by andrea 2. Scrivere un programma che calcoli y=ax+b, Dove x=5, a=18 e b =7 (a,b,x numeri interi) 3. Modificare programma precedente in modo che il valore di x venga immesso dall utente 18
19 Esercizi 1. Determinare il valore delle var a, b e c al termine di tutte le seguenti istruzioni: a = -2; b = a+1; b = b abs(a); c = a*b; b = 3; 1. Indicare gli errori nel listato: include <stdio.h> #define Base 3 #define altezza main () { } area int; area = base x altezza printf( Base: d\n, Base); printf( Altezza: %d/n ; area) printf( Area: d\n, area);
20 Area del triangolo: versione migliorata Possiamo accettare base e/o altezza = zero? // calcolo area del triangolo # include <stdio.h> main () { int base, altezza, area; printf( inserisci valore base: ); scanf( %d\n, &base); printf( inserisci valore altezza: ); scanf( %d\n, &altezza); SE base 0 AND altezza 0 ALLORA area = base * altezza/2; scrivi a video area ALTRIMENTI Non è possibile calcolare l area }
Esercizi Se a=5, b=35 e c=7 calcolare le espressioni: Ris = a+b*c Ris = (a+b) * (a<b) Ris = (a+b) && (a<b) Ris = (a*c-b) (a>b) Ris = ((a*c)!= b) (a>b) Ris = (a>b) (a<c) (c==b)!(a>b) && (c>a) (a!=c) ((a<b) && (b<c)) PER CASA: scrivere un programma che verifichi le risposte 21
Esercizi Scrivere un programma che, richiesti i numeri GG, MM, AAAA di una data, verifichi se questa è valida Scrivere un programma che letto l anno nel formato AAAA, verifichi se tale anno è bisestile. Suggerimento: un anno è bisestile se è divisibile per 4 ma non per 100 PER CASA: scrivere un programma che letto base e altezza, esegua: A scelta dell utente il calcolo dell area del triangolo o rettangolo La media delle 2 aree Il rapporto delle 2 aree 22